2025 年大学自动化（自动控制原理）实操卷

2025年大学自动化（自动控制原理）实操卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.自动控制系统中，反馈检测元件的作用是将被控量反馈到（）。A.输入端B.输出端C.控制器D.放大器2.系统的传递函数取决于（）。A.系统结构和参数B.输入信号C.输出信号D.干扰信号3.二阶系统的阻尼比ζ=0.5时，其阶跃响应为（）。A.等幅振荡B.单调上升C.衰减振荡D.发散振荡4.系统的稳定性取决于（）。A.系统的结构和参数B.输入信号C.输出信号D.干扰信号5.对于单位反馈控制系统，其开环传递函数为G(s)，则闭环传递函数为（）。A.G(s)/(1+G(s))B.1/(1+G(s))C.G(s)D.1/G(s)6.积分环节的输出信号与输入信号的（）成正比。A.积分B.微分C.比例D.乘积7.比例环节的传递函数为（）。A.KB.1/TsC.TsD.K/Ts8.控制系统的稳态误差与（）有关。A.系统结构和参数B.输入信号类型C.系统稳定性D.以上都是9.超前校正装置的传递函数为（）。A.(Ts+1)/(αTs+1)，α>1B.(αTs+1)/(Ts+1)，α>1C.(Ts+1)/(αTs+1)，α<1D.(αTs+1)/(Ts+1)，α<110.根轨迹是指当系统的某个参数从0变化到∞时，闭环系统特征方程的根在（）平面上的轨迹。A.实轴B.虚轴C.复平面D.坐标轴二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.自动控制系统的基本组成部分包括（）。A.控制器B.被控对象C.执行机构D.测量变送装置2.下列哪些属于系统的性能指标（）。A.稳定性B.准确性C.快速性D.复杂性3.一阶系统的特点有（）。A.只有一个储能元件B.输出响应按指数规律变化C.时间常数T决定系统响应速度D.稳态误差为04.以下哪些是改善系统稳态性能的方法（）。A.增加积分环节B.提高系统增益C.采用复合控制D.减小系统阻尼比5.绘制根轨迹的基本法则包括（）。A.根轨迹的起点和终点B.根轨迹的分支数C.实轴上的根轨迹D.渐近线三、判断题（总共10题，每题2分，判断下列说法的对错，正确的打√，错误的打×）1.自动控制系统中，被控对象是指需要进行控制的设备或过程。（）2.传递函数只与系统的结构和参数有关，与输入输出信号无关。（）3.二阶系统的阻尼比ζ越大，系统的振荡越剧烈。（）4.系统的稳态误差只与系统的结构有关，与输入信号无关。（）5.比例控制器能消除系统的稳态误差。（）6.积分环节能提高系统的无差度，但会降低系统的稳定性。（）7.根轨迹上的点满足闭环系统特征方程。（）8.超前校正装置能提高系统的相角裕度，改善系统的稳定性。（）9.系统的稳定性是系统正常工作的首要条件。（）10.控制系统的性能指标之间是相互独立互不影响的。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答下列问题）1.简述自动控制系统的基本控制方式及其特点。2.说明二阶系统的阻尼比ζ对系统性能的影响。3.阐述根轨迹法在控制系统分析中的作用。五、综合题（总共2题，每题15分，请结合所学知识，详细解答下列问题）1.已知单位反馈控制系统的开环传递函数G(s)=K/s(s+1)(s+2)，求：（1）系统的闭环传递函数；（2）当K=1时，系统的特征方程及特征根；（3）判断系统的稳定性。2.某控制系统的开环传递函数为G(s)=K(s+1)/s(s^2+4s+5)，试用根轨迹法分析系统的稳定性，并确定使系统稳定的K值范围。答案：一、选择题1.A2.A3.C4.A5.A6.A7.A8.D9.A10.C二、多项选择题1.ABCD2.ABC3.ABC4.ABC5.ABCD三、判断题1.√2.√3.×4.×5.×6.√7.√8.√9.√10.×四、简答题1.基本控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。开环控制结构简单、成本低，但抗干扰能力差；闭环控制能自动纠正偏差，抗干扰能力强，但可能产生振荡；复合控制结合了开环和闭环控制的优点，既能快速跟踪输入，又能抑制干扰。2.当ζ<1时，二阶系统为欠阻尼状态，输出呈衰减振荡，ζ越小振荡越剧烈，上升时间和调节时间越小；当ζ=1时，为临界阻尼状态，输出无振荡，响应速度较快；当ζ>1时，为过阻尼状态，输出单调上升，响应速度较慢。3.根轨迹法可直观地分析系统参数变化对闭环系统稳定性和动态性能的影响。通过绘制根轨迹，能确定系统特征根随参数的变化轨迹，从而判断系统稳定性，还可根据根轨迹形状选择合适的参数来改善系统性能，如调整增益使系统具有合适的稳定性和动态响应。五．综合题1.（1）闭环传递函数：Φ(s)=G(s)/(1+G(s))=K/(s^3+3s^2+2s+K)；（2）当K=1时，特征方程为s^3+3s^2+2s+1=0，特征根可通过求解该方程得到；（3）利用劳斯判据判断稳定性，列出劳斯表，根据劳斯表